500 kV線路繼電保護的應用研究

劉 賢

(華能云南滇東能源有限責任公司滇東電廠，云南曲靖655508)

[摘要] 當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，如果不能及時排除故障，很有可能發(fā)生連鎖反應，不僅對電力系統(tǒng)造成了損害，而且也影響了電力用戶的正常用電。繼電保護是電力系統(tǒng)發(fā)生故障后在盡可能短的時間內(nèi)自動將故障從系統(tǒng)中隔離，以減輕或避免受損設備對相鄰電力系統(tǒng)的影響，達到控制損失的效果。因此，探究500 kV線路繼電保護的應用對于保障電網(wǎng)安全有重要價值。

關鍵詞 500kV 線路 繼電保護 基本原理

中圖分類號 TN914.332

0引言

電力系統(tǒng)的發(fā)展和電網(wǎng)結構的日趨復雜，增加了對繼電保護的需求，也迫使繼電保護技術必須順應市場需求進行完善和發(fā)展。從最早的熔斷器開始，在20世紀50～90年代，繼電保護在應用中先后經(jīng)歷了四個階段的發(fā)展，為保護電力系統(tǒng)安全運行發(fā)揮了重要作用。進入21世紀后，信息技術得到了廣泛應用，繼電保護也逐漸向信息化、智能化方向發(fā)展。本文以500 kV線路為例，首先概述了繼電保護的基本原理和發(fā)展趨勢，隨后就繼電保護的實際應用展開了分析。

1 500 kV線路繼電保護概述

1.1基本原理

當電力系統(tǒng)的局部謾備或線路出現(xiàn)故障后，繼電保護裝置能夠及時發(fā)出報警信號，通知相關管理人員及時鎖定故障源，進而通過故障分析采取有效的維修策略;或是自行切斷故障區(qū)域，以達到保護系統(tǒng)安全的目的。具體的工作原理為：當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，繼電保護裝置首先收集故障信息，并對故障信息進行一個初步的判斷，然后根據(jù)處理器分析結果，向距離故障源最近的斷電器下達指令。斷電器在收到故障處理信號后，將發(fā)生故障設備的局部電網(wǎng)切斷，使其脫離電力系統(tǒng)，盡量減少對其他設備、元件、線路的損害。現(xiàn)階段一些繼電保護裝置經(jīng)過技術改造后，還能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀況的實施監(jiān)控，從而起到異常工況的及時報警，在一定程度上也發(fā)揮了保護作用。

1.2繼電保護的發(fā)展趨勢

早在19世紀80年代，作為繼電保護裝置的熔斷器就已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到了應用。隨著技術的發(fā)展和研究工作的推進，繼電保護技術也得到了快速發(fā)展。近年來，信息技術和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合為繼電保護技術的革新提供了技術支持。就目前來看，繼電保護主要呈現(xiàn)出以下幾方面的發(fā)展趨勢：

一是信息化。電網(wǎng)結構的日趨復雜，使得信息管理代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工管理成為了可能。為了與電網(wǎng)運行管理相匹配，繼電保櫨也實現(xiàn)了信息化發(fā)展，例如運用通信技術收集電力系統(tǒng)運行上況、利用計算機控制系統(tǒng)完成繼電保護指令的傳遞等。

二是網(wǎng)絡化。加強聯(lián)網(wǎng)控制成為新時期繼電保護的發(fā)展新趨勢，利用網(wǎng)絡實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行信息的實時共享，一方面為及時分析故障信息提供了網(wǎng)絡基礎，另一方面也實現(xiàn)了故障信息的存儲，為今后系統(tǒng)故障快速處理提供了保障。

三是智能化。主要是指利用繼電保護裝置完成電力系統(tǒng)中輸配電等關鍵設備的運行情況進行動態(tài)、智能監(jiān)控，并實現(xiàn)故障信息的自動分析和智能處理，減輕了管理工作的壓力。

2 500 kV線路繼電保護的應用

根據(jù)被保護對象和保護動作原理的不同，繼電保護的種類可以分為多種，例如輸電線保護和主設備保護、低電壓保護和過電壓保護等。雖然500 kV線路繼電保護的形式不同，但是所采用的技術方法具有一定的共性。總體來說，500 kV線路繼電保護中常用的技術有光纖通信保護、同桿雙回線路繼電保護和遠方跳閘保護幾種。

2.1繼電保護的光纖復用通信方式

光纖具有信號傳輸速度快、保真性好等特點，利用光纖作為信號傳輸媒介成為現(xiàn)階段電力系統(tǒng)信息化管理的主要形式。除此之外，在電力系統(tǒng)運行過程中，由于電磁場的存在，傳統(tǒng)的信息通信容易受到電磁于擾，麗光纖具有較強的抗干擾特性，這也為光纖復用通信方式在繼電保護中的廣泛應用提供了基礎。現(xiàn)階段國內(nèi)500 kV線路所用的光纖復用通信多采用2 Mbint]s通道保護方式，其應用優(yōu)勢在于提高了信息傳輸速率，為實現(xiàn)繼電保護的快速動作提供了支持。但是這種繼電保護裝置在實際應用中也存在一定的局限性，例如在系統(tǒng)結構復雜的情況下可能會出現(xiàn)一定量的監(jiān)管盲區(qū)，部分故障信息無法識別等。此外，在同一個電力系統(tǒng)中，隨著繼電保護裝置的增加，其運行和維護成本也會成倍提升，增加了電力系統(tǒng)的管理負擔。

針對上述問題，現(xiàn)階段比較常用的改進手段是拓展保護設備和通信設備之間的接口數(shù)量，這樣一方面能夠在不額外增加繼電保護裝置的前提下，很好地滿足了繼電保護裝置對于電網(wǎng)信息收集和指令及時傳輸?shù)男枨螅粫斐蛇\行和維護成本的增加;另一方面也能夠顯著提高電網(wǎng)運行的可靠性。需要注意的是，拓展的接口標準應當與原通道的速率、編碼格式(2 Mbitls) 一致，以提高接口的兼容性，保證運行穩(wěn)定。

2.2同桿雙回線路的繼電保護

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，雙回線路無論是在傳輸功率還是保護需求上，都遠遠高于傳統(tǒng)的單回線路。近年來，、500 kV線路中逐漸用雙回線路代替以往的單回線路，這就使得同桿雙回線路的繼電保護有了更加廣闊的應用前景。現(xiàn)階段該種繼電保護技術需要重點解決的問題主要有兩點：其一是如何協(xié)調(diào)好輸電效率和投資回報之間的平衡性關系;其二是繼電保護需求和工藝技術水乎之間的矛盾關系。

從整體上看，同桿雙回線路的導線數(shù)量較多，并且運行操作方式較為復雜，如果技術人員在安裝機電保護裝置時沒有考慮零序互感器和保護配置方案的影響，很有可能在電網(wǎng)運行過程中出現(xiàn)保護裝置誤動或拒動的問題，也就失去了繼電保護的應有價值。解決此類問題的常見方法是在500 kV線路中連接分相電流差動保護，這樣即便是電網(wǎng)線路、設備出現(xiàn)故障，繼電保護裝置也能夠跨過故障區(qū)域，實現(xiàn)故障源隔離，達到保護線路安全的目的。

應用同桿雙回線路的繼電保護，需要注意的事項有兩方面：其一是要求技術人員必須熟悉同桿雙回綜合重合閘的開閉保護措施，例如在故障檢測和判定時要保證重合閘處于斷開狀態(tài)，等故障維修結束后在閉合重合閘。其二是能夠利用分相電流或零序線路完成繼電保護。

2.3遠方跳閘線路保護

根據(jù)高壓線路保護的配置原則：除具備全相速動的縱聯(lián)保護，還至少具有三段式相間、接地距離保護，反時限零序或定時限零序方向電流保護的后備保護;應能適用于弱電源系統(tǒng);在失壓情況下，應能準確自動投入后備保護功能，允許失去選擇性。所以，500 kV線路繼電保護的遠方跳閘功能應用起來很方便可靠。正常情況下采用就地判別裝置構成的遠方跳閘回路，在線路保護中應用也比較廣泛。當就地判別裝置出現(xiàn)故障時或就地判別裝置退出運行時，自動切換至遠方跳閘回路。其主要是指線路一次故障或異常(過電壓、高抗故障、開關失靈等)時，經(jīng)由一定媒介(如高頻通道中的慢速通道、光纖通道)傳輸指令切除對側(cè)開關的一種保護功能。

其基本工作原理和方式如下：(1)二取二方式。接火就地判別裝置的兩路通道同時出現(xiàn)“跳頻出現(xiàn)、監(jiān)頻消失”的現(xiàn)象，經(jīng)過一短延時后，出口跳閘。(2)二取一方式。接入就地判別裝置的兩條通道中，任何一條出現(xiàn)“跳頻出現(xiàn)、監(jiān)頻消失”的現(xiàn)象，就地判別邏輯動作，出口跳閘。在實際應用中，根據(jù)不同的需要選擇不同的方式，在線路繼電保護裝置出現(xiàn)故障時，及時跳閘，保護線路安全可靠運行。

需要注意的是，遠方跳閘增加失靈功能的意義不大，500 kV側(cè)開關失靈后，后備動作的結果是跳開相鄰開關，跳開相鄰開關的回路并不考慮二次失靈;數(shù)據(jù)判斷存在漏洞，主要是由于信息不準確而造成更重大的損失，而且測試不方便。

3結語

繼電保護是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而形成的一門技術。為了保障電力系統(tǒng)安全運行，保障電力用戶的正常用電需求，繼電保護也必須緊跟電力行業(yè)的發(fā)展步伐，實現(xiàn)技術上的革新，提高技術的適用性。500 kV線路在供電系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，加強線路保護也成為電力部門工作的重要任務。通過實現(xiàn)信息技術和繼電保護技術的融合，推動繼電保護向智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展，為保障500 kV線路的安全和高效運行提供了技術保障。

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